WO2010016319A1

WO2010016319A1 - 画像処理装置、表示装置、画像処理方法、プログラム、及び、記録媒体

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Publication number: WO2010016319A1
Application number: PCT/JP2009/060087
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Inventors: 宮田　英利; 山根　康邦
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Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2010-02-11
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Also published as: US20110081080A1; CN102067204A

Abstract

　映像信号Ｘ（入力画像データ）の解像度を高解像度にアップスケールするためのアップスケール回路（１１）を備えた画像処理装置（１０）であって、映像信号Ｘの１画素に対応する、アップスケール回路（１１）においてアップスケールされた複数の分割画素それぞれの階調値を、該複数の分割画素間で再分配する再分配回路（１２）を備えている。これにより、入力画像データの解像度を高解像度に変換する画像処理装置において、高精細な画像を生成するとともに、視野角改善を図る。

Description

画像処理装置、表示装置、画像処理方法、プログラム、及び、記録媒体

　本発明は、入力される画像データの解像度を高解像度にアップスケールする画像処理装置および画像処理方法に関するものである。

　従来から、液晶表示パネルにおける視野角特性の問題が取り上げられている。具体的には、液晶表示パネルを斜め方向から見た場合と正面方向から見た場合とでは、輝度および色度が互いに異なるというものである。特にＶＡモードの液晶表示パネルでは、図９に示すように、斜め方向から見た場合の、入力信号輝度に対する出力信号輝度が、正面方向から見た場合の、入力信号輝度に対する出力信号輝度よりも高くなり、いわゆる白浮きするという問題がある。

　このような視野角特性に関する問題を解決する方法として、例えば特許文献１に記載の画素分割方法が一般に知られている。

日本国公開特許公報「特開平４－１０２８３０号」（公開日：平成４年４月３日）

　また、液晶表示パネルは、従来から、入力される画像データの解像度を高解像度に変換して高画質化を図るアップスケール技術に関する研究が多くなされている。

　近年では、液晶表示パネルの解像度は大幅に増加し、ハイビジョンで４０９０（水平）×２１６０（垂直）の解像度を有する、いわゆる４Ｋ２Ｋパネルが開発されており、このような液晶表示パネルに対して、入力画像データとして、例えば、ハイビジョンの１９２０×１０８０の映像信号（画像データ）が入力される場合、アップスケール処理を施すことにより、入力画像データの４倍（縦横２倍）の解像度（３８４０×２１６０）の表示を得ることが可能となる。

　しかしながら、アップスケール技術により高画質化を実現できたとしても、同時に、視野角特性に関する問題を解決することは困難である。これは、視野角向上のために画素分割した各画素間の輝度差と、アップスケール処理を施したときの各画素間の輝度差とが重なってしまうためである。この場合には、高画質化を図ることができたとしても、視野角の向上を図ることはできない。

　このように、アップスケール処理を行うことにより高精細な画像を生成するとともに、視野角改善を図ることができる液晶表示パネルは未だ実現されていない。

　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力画像データの解像度を高解像度に変換する画像処理装置において、高精細な画像を生成するとともに、視野角改善を図ることができる画像処理装置を提供することにある。

　本発明の画像処理装置は、上記の課題を解決するために、入力画像データの解像度を高解像度にアップスケールするためのアップスケール処理部を備えた画像処理装置であって、入力画像データの１画素に対応する、上記アップスケール処理部においてアップスケールされた複数の分割画素それぞれの階調値を、該複数の分割画素間で再分配する再分配処理部を備えていることを特徴としている。

　上記の構成によれば、入力画像データの１画素に対応するアップスケールされた複数の分割画素それぞれの階調値を、該複数の分割画素間で再分配することができる。そのため、画素分割による視野角の改善を図りつつ、各分割画素の階調値を、高精細な画像が得られる階調値に設定することが可能となる。すなわち、視野角の改善と、表示画像の高精細化とを同時に実現することができる。なお、再分配処理部において再分配される階調値は、輝度と画素サイズに応じて決定される。

　このように、本発明の構成によれば、高精細な画像を生成するとともに、視野角改善を図ることができる画像処理装置を提供することができる。

　また、上記画像処理装置では、上記再分配処理部は、入力画像データの１画素に対応する上記アップスケール処理部においてアップスケールされた複数の分割画素それぞれの画像データで表される輝度と、該複数の分割画素それぞれの再分配後の画像データで表される輝度とが互いに等しくなるように、アップスケール後の各分割画素の階調値を再分配することが好ましい。

　上記の構成によれば、アップスケールした画像データの再分配前後の輝度を変えることなく、表示画像の高精細化および視野角改善を実現することができる。

　また、本発明の画像処理装置は、上記の課題を解決するために、入力画像データの解像度を高解像度にアップスケールするためのアップスケール処理部を備え、アップスケールされた画像を、１画素がＲＧＢそれぞれに対応するサブ画素に分割されてなる表示部に表示させる画像処理装置であって、入力画像データの１画素において、上記アップスケール処理部によりアップスケールされた、各サブ画素に対応する複数の分割画素それぞれの階調値を、該複数の分割画素間で再分配する再分配処理部を備えていることを特徴としている。

　上記の構成によれば、画像処理装置は、１画素がＲＧＢのサブ画素で構成される表示装置にも適用することができ、上述した効果を得ることができる。

　また、上記画像処理装置では、上記再分配処理部は、入力画像データの１画素において、上記アップスケール処理部によりアップスケールされた、各サブ画素に対応する複数の分割画素それぞれの画像データで表される輝度と、該複数の分割画素それぞれの再分配後の画像データで表される輝度とが互いに等しくなるように、アップスケール後の各分割画素の階調値を再分配することが好ましい。

　上記の構成によれば、１画素がＲＧＢのサブ画素で構成される表示装置においても、アップスケールした画像データの再分配前後の輝度を変えることなく、表示画像の高精細化および視野角改善を実現することができる。

　また、上記画像処理装置では、上記再分配処理部は、入力画像データの１画素において、サブ画素ごとに設定された分配比率に基づいて、アップスケール後の各分割画素の階調値を再分配することが好ましい。

　上記の構成によれば、サブ画素ごとに再分配の比率を変えることができる。これにより、例えば、輝度への寄与度が少ない画素では、より大きな輝度差をつけて再分配することができるため、再分配前後の輝度を変えることなく、表示画像の高精細化および視野角改善の効果をより向上させることができる。

　本発明の表示装置は、上記した何れかの画像処理装置と、上記画像処理装置によってアップスケールされた画像を表示する表示部とを備えていることを特徴としている。

　上記の構成によれば、高精細な画像を生成するとともに、視野角改善を図ることができる。

　本発明の画像処理方法は、入力画像データの解像度を高解像度にアップスケールするためのアップスケール処理ステップを含む画像処理方法であって、入力画像データの１画素に対応する、上記アップスケール処理ステップにおいてアップスケールした複数の分割画素それぞれの階調値を、該複数の分割画素間で再分配する再分配処理ステップを含むことを特徴としている。

　上記画像処理方法によれば、上記画像処理装置により奏する効果を得ることができる。すなわち、上記画像処理方法によれば、高精細な画像を生成するとともに、視野角改善を図ることができる。

　また、上記画像処理方法において、上記再分配処理ステップでは、入力画像データの１画素に対応する上記アップスケール処理ステップにおいてアップスケールした複数の分割画素それぞれの画像データで表される輝度と、該複数の分割画素それぞれの再分配後の画像データで表される輝度とが互いに等しくなるように、アップスケール後の各分割画素の階調値を再分配することが好ましい。

　上記の方法によれば、アップスケールした画像データの再分配前後の輝度を変えることなく、表示画像の高精細化および視野角改善を実現することができる。

　本発明の画像処理方法は、入力画像データの解像度を高解像度にアップスケールするためのアップスケール処理ステップを含み、アップスケールした画像を、１画素がＲＧＢそれぞれに対応するサブ画素に分割されてなる表示部に表示させるための画像処理方法であって、入力画像データの１画素において、上記アップスケール処理ステップによりアップスケールした、各サブ画素に対応する複数の分割画素それぞれの階調値を、該複数の分割画素間で再分配する再分配処理ステップを含むことを特徴としている。

　上記の構成によれば、画像処理方法は、１画素がＲＧＢのサブ画素で構成される表示装置にも適用することができ、上述した効果を得ることができる。

　また、上記画像処理方法において、上記再分配処理ステップでは、入力画像データの１画素において、上記アップスケール処理ステップにおいてアップスケールした、各サブ画素に対応する複数の分割画素それぞれの画像データで表される輝度と、該複数の分割画素それぞれの再分配後の画像データで表される輝度とが互いに等しくなるように、アップスケール後の各分割画素の階調値を再分配することが好ましい。

　上記の方法によれば、１画素がＲＧＢのサブ画素で構成される表示装置においても、アップスケールした画像データの再分配前後の輝度を変えることなく、表示画像の高精細化および視野角改善を実現することができる。

　なお、上記画像処理装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各部として動作させることにより、上記画像処理装置をコンピュータにて実現させるプログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に含まれる。

　以上のように、本発明の画像処理装置は、入力画像データの１画素に対応する、上記アップスケール処理部においてアップスケールされた複数の分割画素それぞれの階調値を、該複数の分割画素間で再分配する再分配処理部を備えている。

　また、本発明の画像処理方法は、入力画像データの１画素に対応する、上記アップスケール処理ステップにおいてアップスケールされた複数の分割画素それぞれの階調値を、該複数の分割画素間で再分配する再分配処理ステップを含んでいる。

　それゆえ、本発明の画像処理装置および画像処理方法によれば、高精細な画像を生成するとともに、視野角改善を図ることができる。

　本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明によって明白になるであろう。

本発明に係る画像処理装置を備えた表示装置の概略構成を示すブロック図である。図１の画像処理装置の処理内容を説明するための模式図である。図１の画像処理装置の処理内容の具体例を示す模式図である。図１の画像処理装置により得られた再分配後画像データにより表示した場合の輝度特性を示すグラフである。図１の画像処理装置により得られた再分配後画像データの他の例を示す図である。１画素がＲＧＢのサブ画素で構成されている場合における、図１の画像処理装置の処理内容の具体例を示す模式図である。図６の模式図をＲ，Ｇ，Ｂ画素ごとに示した図である。再分配後画像データにより表示した場合の輝度特性を示すグラフであり、（ａ）は、輝度差の制限を考慮した場合の輝度特性を示し、（ｂ）は、サブ画素（Ｒ・Ｇ・Ｂ）ごとに個別に分配比率を設定した場合の輝度特性を示している。従来の画像処理装置により得られた再分配後画像データにより表示した場合の輝度特性を示すグラフである。

　本発明の一実施形態について、図面を用いて以下に説明する。

　図１は、本実施形態にかかる表示装置１の概略構成を示すブロック図である。この図に示すように、表示装置１は、画像処理装置１０と液晶表示パネル（表示部）２とを備えている。

　画像処理装置１０は、アップスケール回路（アップスケール処理部）１１、再分配回路（再分配処理部）１２および液晶駆動回路１３を備えている。

　アップスケール回路１１は、画像処理装置１０に入力される映像信号Ｘ（画像データ）にアップスケール処理を施して、アップスケール後の画像データを再分配回路１２に出力する。なお、アップスケール回路１１は、内部に、入力画像データを複数の分割画像データに分割する分割処理部（図示せず）を含んでいる。本実施形態では、一例として、２Ｋ１Ｋクラスのハイビジョンデータがアップスケール回路１１に入力されるものとする。アップスケール処理の詳細については後述する。

　再分配回路１２は、アップスケール回路１１から入力されるアップスケール後の画像データの輝度を再分配する再分配処理を施して、再分配後の画像データを液晶駆動回路１３に出力する。再分配処理の詳細については後述する。

　液晶駆動回路１３は、再分配回路１２から入力される再分配後の画像データに基づいて液晶表示パネル２を制御し、再分配された画像をこの液晶表示パネル２に表示させる。

　液晶表示パネル２は、液晶駆動回路１３によって制御され、画像処理装置１０においてアップスケール処理および再分配処理された画像データに応じた画像を表示する。なお、本実施形態では、水平方向４０９６画素×垂直方向２１６０画素（４Ｋ２Ｋクラス）の液晶表示パネルを用いている。ただし、液晶表示パネルの表示容量はこれに限るものではない。

　なお、画像処理装置１０に対する入力画像データのサイズが１９２０×１０８０であり、液晶表示パネル２の表示サイズが４０９６×２１６０の場合、入力画像データを縦横２倍にアップスケール（拡大）して３８４０×２１６０になる。この場合、横方向のサイズ（３８４０ドット）が表示サイズ（４０９６ドット）よりも小さいので、左半分の分割領域の画像については、２０４８－１９２０＝１２８ドット分だけ右側にずらして表示する必要がある。この左半分の画像を右側にずらす補正処理については画像処理装置１０内のどの部分で行ってもよい。

　また、本実施形態では表示部として液晶表示パネルを用いているがこれに限るものではなく、例えばプラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴなどからなる表示部を用いてもよく、その場合には液晶駆動回路１３に代えて表示部に応じた表示制御部を備えればよい。

　次に、本実施形態に係る画像処理装置１０の具体的な処理内容について、アップスケール処理および再分配処理の詳細とともに説明する。

　上記のように、本実施形態に係る画像処理装置１０は、入力画像（原画像）データとして２Ｋ１Ｋの映像信号が入力されると、アップスケール回路１１がこの入力画像データに対してアップスケール処理を行い、４Ｋ２Ｋのアップスケール後画像データを生成し、再分配回路がこのアップスケール後画像データに対して輝度を再分配する処理を施し、再分配後画像データを生成する。

　その後、液晶駆動回路１３が、再分配回路１２によって輝度が再分配された再分配後画像データに応じた映像信号を生成し、この映像信号に応じた画像を液晶表示パネル２に表示させる。

　図２は、画像処理装置１０の処理内容を説明するための模式図である。この図の符号２１は、入力画像（原画像）データとして２Ｋ１Ｋの画像データを示し、符号２２は、アップスケール回路１１によりアップスケール処理が施された４Ｋ２Ｋのアップスケール後画像データを示し、符号２３は、再分配回路１２によって輝度が再分配された再分配後画像データを示している。また、ここでは一例として、図２に示すように、入力画像データを構成する複数の画素のうち１画素に着目して説明する。また、この１画素の入力画像データは、ｎ階調に相当するデータであると仮定する。

　まず、ｎ階調の画像データ２１がアップスケール回路１１に入力され、４つの画素（分割画素）に応じてアップスケールされる（アップスケール後画像データ）。ここでは図２に示すように、ｎ階調の画像データ２１が、ｎ１階調の画素データ２２ａ，ｎ２階調の画素データ２２ｂ，ｎ３階調の画素データ２２ｃ，ｎ４階調の画素データ２２ｄにアップスケールされる。

　次に、このアップスケール後画像データが再分配回路１２に入力されると、再分配回路１２が、４つの画素それぞれの輝度値と、各画素で構成される１画素グループの輝度値とを算出する。具体的には、階調から輝度を求める関数をＬ（Ｋ）（ｃｄ／ｍ２）とすると、それぞれの画素の輝度値は、Ｌ（ｎ１），Ｌ（ｎ２），Ｌ（ｎ３），Ｌ（ｎ４）で表され、１画素グループの輝度値ＬＡは、
ＬＡ＝（Ｌ（ｎ１）＋Ｌ（ｎ２）＋Ｌ（ｎ３）＋Ｌ（ｎ４））／４
で表される。

　次に、アップスケールする前の入力画像データに対応する輝度値と、アップスケール後画像データの各画素の輝度値との差ＤＬを算出する。各画素に対応する輝度差ＤＬは、アップスケールする前の入力画像データに対応する輝度値をＬ（Ｍ）とすると、
画素２３ａ：ＤＬ（ｎ１）＝Ｌ（ｎ１）―Ｌ（Ｍ）
画素２３ｂ：ＤＬ（ｎ２）＝Ｌ（ｎ２）－Ｌ（Ｍ）
画素２３ｃ：ＤＬ（ｎ３）＝Ｌ（ｎ３）－Ｌ（Ｍ）
画素２３ｄ：ＤＬ（ｎ４）＝Ｌ（ｎ４）－Ｌ（Ｍ）
で表される。ここで、例えば輝度が、
Ｌ（ｎ１）＞Ｌ（ｎ２）＞Ｌ（ｎ３）＞Ｌ（ｎ４）
であると仮定する。

　アップスケールする前の入力画像データに対応する輝度値Ｌ（Ｍ）は、再分配後の各画素に対応する輝度を、ＬＴ（ｎ１），ＬＴ（ｎ２），ＬＴ（ｎ３），ＬＴ（ｎ４）とすると、
Ｌ（Ｍ）＝（ＬＴ（ｎ１）＋ＬＴ（ｎ２）＋ＬＴ（ｎ３）＋ＬＴ（ｎ４））／４
で表される。

　また、輝度と画素サイズに応じて決定されるパラメータ（分配比率）をαとすると、再分配後の各画素に対応する輝度ＬＴは、次の関係式を満たす。
ＬＴ（ｎ１）－ＬＴ（ｎ２）＜α１（ＬＡ）
ＬＴ（ｎ２）－ＬＴ（ｎ３）＜α２（ＬＡ）
ＬＴ（ｎ３）－ＬＴ（ｎ４）＜α３（ＬＡ）
α３＜α２＜α１＜α
　これにより、各画素の輝度値Ｌは、
画素２３ａ：Ｌ１＝ＬＴ（ｎ１）＋ＤＬ（ｎ１）
画素２３ｂ：Ｌ２＝ＬＴ（ｎ２）＋ＤＬ（ｎ２）
画素２３ｃ：Ｌ３＝ＬＴ（ｎ３）＋ＤＬ（ｎ３）
画素２３ｄ：Ｌ４＝ＬＴ（ｎ４）＋ＤＬ（ｎ４）
で表される。

　そして、得られた輝度値Ｌを、変換関数Ｄ（Ｌ）により階調値Ｄ（Ｌ１）～Ｄ（Ｌ４）に変換する。
画素２３ａ：Ｄ（Ｌ１）
画素２３ｂ：Ｄ（Ｌ２）
画素２３ｃ：Ｄ（Ｌ３）
画素２２ｄ：Ｄ（Ｌ４）
　このようにして得られた階調値を液晶表示パネル２へ出力することにより、アップスケールした画像データを再分配した再分配後画像データを表示させることができる。

　なお、上記再分配後の各画素に対応する輝度値ＬＴ（ｎ１），ＬＴ（ｎ２），ＬＴ（ｎ３），ＬＴ（ｎ４）は、アップスケール処理部においてアップスケールされた複数の分割画素それぞれの画像データで表される輝度値Ｌ（ｎ１），Ｌ（ｎ２），Ｌ（ｎ３），Ｌ（ｎ４）により、一例として、
ＬＴ（ｎ１）＝Ｌ（ｎ１）＋β１×（α×（Ｌ（ｎ１）―Ｌ（Ｍ）））
ＬＴ（ｎ２）＝Ｌ（ｎ２）＋β２×（α×（Ｌ（ｎ２）―Ｌ（Ｍ）））
ＬＴ（ｎ３）＝Ｌ（ｎ３）＋β３×（α×（Ｌ（ｎ３）―Ｌ（Ｍ）））
ＬＴ（ｎ４）＝Ｌ（ｎ４）＋β４×（α×（Ｌ（ｎ４）―Ｌ（Ｍ）））
のように決定することができる。ここで、β１、β２、β３、β４は、各分割画素間で輝度差を設けるための画素割合を表すパラメータであり、、β１＋β２＋β３＋β４＝４を満たす。ただし、本発明における上記再分配後の各画素に対応する輝度値と、アップスケール処理部においてアップスケールされた複数の分割画素それぞれの画像データで表される輝度値との関係は上記関係式に限定されるものではない。

　ここで、具体例を以下に示す。図３は、入力画像データを構成する複数の画素のうち１画素の入力画像データに対してアップスケール処理が実行された様子を示している。ここでは、１画素の入力画像データが、１２８階調に相当するデータであると仮定する。

　まず、元画像データに相当する１２８階調の画像データがアップスケール回路１１に入力され、４つの画素（分割画素）に応じてアップスケールされる（アップスケール後画像データ）。ここでは図３に示すように、１２８階調の画像データが、１２８階調の画素データ２２ａ，６３階調の画素データ２２ｂ，１３２階調の画素データ２２ｃ，７８階調の画素データ２２ｄにアップスケールされる。

　このアップスケール後画像データが再分配回路１２に入力されると、再分配回路１２において上記各式の変換処理が実行され、輝度値が再分配される。そして、再分配後の階調値Ｄ（Ｌ１）～Ｄ（Ｌ４）は、
画素２３ａ：Ｄ（Ｌ１）＝１３４
画素２３ｂ：Ｄ（Ｌ２）＝４４
画素２３ｃ：Ｄ（Ｌ３）＝１３９
画素２２ｄ：Ｄ（Ｌ４）＝６１
となる。

　図４は、本実施形態に係る画像処理装置１０により得られた再分配後画像データにより表示した場合の輝度特性を示すグラフである。このグラフでは、図９に示すグラフと同様、４つの画素（ａ～ｄ画素）からなる１画素における、入力信号輝度に対する出力表示輝度を表している。図９のグラフと比較して分かるように、液晶表示パネル２を横斜め６０度から見た場合に生じる白浮きを抑えることができる。すなわち、液晶表示パネル２を横斜め６０度から見た場合の輝度特性を、液晶表示パネル２を正面から見た場合の輝度特性に近づけることができるため、視野角特性を向上させることができる。

　ここで、再分配回路１２における変換処理において設定されるパラメータαは、輝度と画素サイズの関数で決められるものである。また、パラメータαは、表示画像として違和感がない程度において、分割画素間の輝度差が大きくなるように設定される。具体例を挙げると、画素サイズが視認距離１．５ｈにおいて確認できない大きさ（６５インチの場合、約０．３ｍｍ×０．３ｍｍ程度）以上では、分割画素間の輝度差が１００ｃｄ／ｍ２程度となるように、パラメータαを１００ｃｄ／ｍ２以下に設定することが好ましい。

　このように、本実施形態に係る画像処理装置１０では、アップスケールを行った映像信号に、視野角を改善するための再分配処理を行うことにより、高精細な画像を得るとともに視野角を改善することができる。ここで、再分配処理後の他の例を挙げると、例えば、４画素が全て同じデータの場合は、図５のように、１画素に輝度を集中させ１９８階調と０階調表示とすると、視野角の改善効果が最大となる。

　但し、１画素に輝度を集中させてしまうと、画像の精細度が低下してしまう。また、アップスケールをした場合、４つの画素が全て同じ値であるとは限らず、むしろ異なる場合が多い。そのため、アップスケールによる画像データの高精細度を保ちつつ、視野角を改善するためには、例えば画素サイズが０．３ｍｍピッチの場合、再分配後の階調値が０階調～１４０階調程度であって、分割画素間の輝度差が１００ｃｄ／ｍ２程度であることが好ましい。

　ここで、上記説明では、アップスケールのサイズが４倍（縦横２倍）の構成について説明したが、これに限定されるものではなく、整数倍であれば、上記と同様な効果が得られる。

　また、上記説明では、単色の場合を想定しているが、これに限定されるものではなく、１画素がＲＧＢの複数のサブ画素で構成されていてもよく、サブ画素ごとにそれぞれ同様の処理を行うことができる。この場合には、視感度が色（Ｒ・Ｇ・Ｂ）によって異なるため、ＲＧＢによってパラメータα（分配比率）を個別に設定することが好ましい。また、ＲＧＢで構成されている場合であっても、ＲＧＢ画素の全てに対して再分配処理を行う必要はなく、ＲＧＢ画素のうちの１つのサブ画素、例えばＢ画素のみに対して、再分配処理を行うことも可能である。

　以下では、１画素がＲＧＢのサブ画素に分割されている場合の一例について説明する。図６は、入力画像データを構成する複数の画素のうち、ＲＧＢのサブ画素で構成される１画素の入力画像データに対してアップスケール処理が実行された様子を示している。ここでは、１画素の入力画像データが、１２８階調に相当するＲ画素データ，１９２階調に相当するＧ画素データ，１２８階調に相当するＢ画素データであると仮定する。

　まず、元画像データである３つのサブ画素の画像データ３１がアップスケール回路１１（図１参照）に入力され、１２個の画素（分割画素）に応じてアップスケールされる（アップスケール後画像データ）。ここでは図６に示すように、１２８階調のＲ画像データ３１Ｒが、１２８階調のＲ画素データ３２Ｒａ，６３階調のＲ画素データ３２Ｒｂ，１３２階調のＲ画素データ３２Ｒｃ，７８階調のＲ画素データ３２Ｒｄにアップスケールされ、１９２階調のＧ画像データ３１Ｇが、１９２階調のＧ画素データ３２Ｇａ，６４階調のＧ画素データ３２Ｇｂ，１９２階調のＧ画素データ３２Ｇｃ，７８階調のＧ画素データ３２Ｇｄにアップスケールされ、１２８階調のＢ画像データ３１Ｂが、１２８階調のＢ画素データ３２Ｂａ，６３階調のＢ画素データ３２Ｂｂ，１３２階調のＢ画素データ３２Ｂｃ，７８階調のＢ画素データ３２Ｂｄにアップスケールされる。

　このアップスケール後画像データが再分配回路１２（図１参照）に入力されると、再分配回路１２において、図７の（ａ）～（ｃ）に示すように、ＲＧＢ画素ごとに、上記各式の変換処理が実行され、輝度値が再分配される。そして、再分配後の階調値Ｄ（Ｌ１）～Ｄ（Ｌ１２）は、
画素３３Ｒａ：Ｄ（Ｌ１）＝１３４
画素３３Ｒｂ：Ｄ（Ｌ２）＝４４
画素３３Ｒｃ：Ｄ（Ｌ３）＝１３９
画素３３Ｒｄ：Ｄ（Ｌ４）＝６１
画素３３Ｇａ：Ｄ（Ｌ５）＝１９２
画素３３Ｇｂ：Ｄ（Ｌ６）＝６４
画素３３Ｇｃ：Ｄ（Ｌ７）＝１９２
画素３３Ｇｄ：Ｄ（Ｌ８）＝７８
画素３３Ｂａ：Ｄ（Ｌ９）＝０
画素３３Ｂｂ：Ｄ（Ｌ１０）＝０
画素３３Ｂｃ：Ｄ（Ｌ１１）＝１９８
画素３３Ｂｄ：Ｄ（Ｌ１２）＝０
となる。

　このように、１画素がＲＧＢのサブ画素で構成されている場合には、サブ画素ごとに分配比率を設定して個別に再分配処理することができる。そして、サブ画素ごとに輝度への寄与度が異なるため、分割画素間の輝度差が、例えば１００ｃｄ／ｍ２以上の高い輝度差であっても、１画素あたりの再分配前後の輝度変化を抑えることができる。そのため、このような高輝度差に対しても再分配処理が可能となる。

　また、サブ画素ごとに再分配処理ができるため、サブ画素ごとに再分配処理機能をＯＮ／ＯＦＦする構成とすることも可能である。

　具体例を挙げると、例えば、ＲＧＢの輝度比は、ＣＩＥ表色系によると、
Ｌ（Ｒ画素）:Ｌ（Ｇ画素）:Ｌ（Ｂ画素）＝１：４．５９０７：０．０６０１
であるため、輝度への寄与度が少ないＢ画素では、より大きな輝度差をつけて再分配することができる。

　これにより、アップスケールした画像データの再分配前後の輝度を変えることなく、表示画像の高精細化および視野角改善の効果をより向上させることができる。

　図８は、再分配後画像データにより表示した場合の輝度特性を示すグラフであり、（ａ）は、輝度差の制限を考慮した場合の輝度特性、すなわちＲＧＢのサブ画素に対して同一の分配比率を設定した場合の輝度特性を示し、（ｂ）は、サブ画素（Ｒ・Ｇ・Ｂ）ごとに個別に分配比率を設定した場合の輝度特性を示している。この図からも分かるように、サブ画素（Ｒ・Ｇ・Ｂ）ごとに個別に分配比率を設定することにより、再分配前後の輝度を変えることなく、表示画像の高精細化および視野角改善の効果をより向上させることができる。

　ところで、図１では液晶駆動回路１３を１つのブロックとして表記しているが、これに限らず、複数のブロックによって構成されていてもよい。例えば、アップスケール回路１１を複数備えるとともに、複数のアップスケール回路１１に対応して、再分配回路１２および液晶駆動回路１３を複数設け、これら各液晶駆動回路によって、液晶表示パネル２における分割領域を駆動するようにしてもよい。１つの液晶駆動回路１３で液晶表示パネル２の全体を駆動する場合、各領域の駆動タイミングを容易に一致させることができるので制御性がよいという利点がある一方、入出力ピン数が多くなるので回路サイズ（ＩＣサイズ）が大きくなってしまう。また、液晶駆動回路１３を分割領域に応じて複数設ける場合、チップサイズを小さくできるという利点がある（特に本実施形態の場合、各分割領域が２Ｋ１Ｋクラスであるので従来の２Ｋ１Ｋクラスの表示装置に用いられている２Ｋコントロールチップを使用できるので経済的である）一方、各液晶駆動回路１３の同期を保つための調停回路を設ける必要がある。

　また、画像処理装置１０を構成する各回路（各ブロック）は、ＣＰＵ等のプロセッサを用いてソフトウェアによって実現されてもよい。すなわち、画像処理装置１０は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている構成としてもよい。この場合、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである画像処理装置１０の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、画像処理装置１０に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによって達成される。

　上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ－ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ－Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

　また、画像処理装置１０を通信ネットワークと接続可能に構成し、通信ネットワークを介して上記プログラムコードを供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

　また、画像処理装置１０の各回路（各ブロック）は、ソフトウェアを用いて実現されるものであってもよく、ハードウェアロジックによって構成されるものであってもよく、処理の一部を行うハードウェアと当該ハードウェアの制御や残余の処理を行うソフトウェアを実行する演算手段とを組み合わせたものであってもよい。

　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

　発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内において、いろいろと変更して実施することができるものである。

　本発明は、入力される画像データの解像度を高解像度にアップスケールする画像処理装置および画像処理方法に適用できる。

１　　表示装置
２　　液晶表示パネル（表示部）
１０　画像処理装置
１１　アップスケール回路（アップスケール処理部）
１２　再分配回路（再分配処理部）
１３　液晶駆動回路
３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ　サブ画素（Ｒ画素，Ｇ画素，Ｂ画素）

Claims

　入力画像データの解像度を高解像度にアップスケールするためのアップスケール処理部を備えた画像処理装置であって、
　入力画像データの１画素に対応する、上記アップスケール処理部においてアップスケールされた複数の分割画素それぞれの階調値を、該複数の分割画素間で再分配する再分配処理部を備えていることを特徴とする画像処理装置。
　上記再分配処理部は、入力画像データの１画素に対応する上記アップスケール処理部においてアップスケールされた複数の分割画素それぞれの画像データで表される輝度と、該複数の分割画素それぞれの再分配後の画像データで表される輝度とが互いに等しくなるように、アップスケール後の各分割画素の階調値を再分配することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
　上記再分配処理部は、アップスケールする前の入力画像データの各画素における輝度の値と、該画素に対応する複数の分割画素における再分配後の輝度の平均値とが互いに等しくなるように、アップスケール後の各分割画素の階調値を再分配することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
　入力画像データの解像度を高解像度にアップスケールするためのアップスケール処理部を備え、アップスケールされた画像を、１画素がＲＧＢそれぞれに対応するサブ画素に分割されてなる表示部に表示させる画像処理装置であって、
　入力画像データの１画素において、上記アップスケール処理部によりアップスケールされた、各サブ画素に対応する複数の分割画素それぞれの階調値を、該複数の分割画素間で再分配する再分配処理部を備えていることを特徴とする画像処理装置。
　上記再分配処理部は、入力画像データの１画素において、上記アップスケール処理部によりアップスケールされた、各サブ画素に対応する複数の分割画素それぞれの画像データで表される輝度と、該複数の分割画素それぞれの再分配後の画像データで表される輝度とが互いに等しくなるように、アップスケール後の各分割画素の階調値を再分配することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
　上記再分配処理部は、入力画像データの１画素において、サブ画素ごとに設定された分配比率に基づいて、アップスケール後の各分割画素の階調値を再分配することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
　上記再分配処理部は、アップスケールする前の入力画像データの各サブ画素における輝度の値と、該サブ画素に対応する複数の分割画素における再分配後の輝度の平均値とが互いに等しくなるように、アップスケール後の各分割画素の階調値を再分配することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
　請求項１～７の何れか１項に記載の画像処理装置と、
　上記画像処理装置によってアップスケールされた画像を表示する表示部とを備えていることを特徴とする表示装置。
　入力画像データの解像度を高解像度にアップスケールするためのアップスケール処理ステップを含む画像処理方法であって、
　入力画像データの１画素に対応する、上記アップスケール処理ステップにおいてアップスケールした複数の分割画素それぞれの階調値を、該複数の分割画素間で再分配する再分配処理ステップを含むことを特徴とする画像処理方法。
　上記再分配処理ステップでは、入力画像データの１画素に対応する上記アップスケール処理ステップにおいてアップスケールした複数の分割画素それぞれの画像データで表される輝度と、該複数の分割画素それぞれの再分配後の画像データで表される輝度とが互いに等しくなるように、アップスケール後の各分割画素の階調値を再分配することを特徴とする請求項９に記載の画像処理方法。
　入力画像データの解像度を高解像度にアップスケールするためのアップスケール処理ステップを含み、アップスケールした画像を、１画素がＲＧＢそれぞれに対応するサブ画素に分割されてなる表示部に表示させるための画像処理方法であって、
　入力画像データの１画素において、上記アップスケール処理ステップによりアップスケールした、各サブ画素に対応する複数の分割画素それぞれの階調値を、該複数の分割画素間で再分配する再分配処理ステップを含むことを特徴とする画像処理方法。
　上記再分配処理ステップでは、入力画像データの１画素において、上記アップスケール処理ステップにおいてアップスケールした、各サブ画素に対応する複数の分割画素それぞれの画像データで表される輝度と、該複数の分割画素それぞれの再分配後の画像データで表される輝度とが互いに等しくなるように、アップスケール後の各分割画素の階調値を再分配することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理方法。
　コンピュータを請求項１～７の何れか１項に記載の画像処理装置として動作させるためのプログラムであって、上記コンピュータを上記画像処理装置の上記各部として機能させるプログラム。
　請求項１３に記載のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。